Известно более десятка лекарств для лечения таких симптомов, как галлюцинации, беспорядочное поведение, расстройство мышления и эмоциональные крайности, связанные с шизофренией, биполярным расстройством и другими тяжелыми психическими заболеваниями. Но лекарственные препараты, специально предназначенные для решения проблем с обучением, памятью и концентрацией, которые могут сопровождать такие расстройства, остаются труднодостижимыми.
Пытаясь найти такое лечение, исследователи Johns Hopkins Medicine сообщают, что они идентифицировали генетические вариации в мозговой ткани подгруппы умерших людей – некоторые с типичным психическим здоровьем, а некоторые с шизофренией или другими психозами, которые могут влиять на когнитивные способности и IQ. В процессе они обнаружили биохимические подробности того, как работает ген.
Результаты их работы, описанные в дек. 1 выпуск Американского журнала психиатрии, может способствовать развитию лекарств, нацеленных на фермент, вырабатываемый этим геном, и, таким образом, улучшить познавательные способности у некоторых людей с серьезными психическими заболеваниями или другими состояниями, которые вызывают снижение способности к обучению и памяти.
Типичные антипсихотические препараты, которые лечат симптомы шизофрении, регулируют химический дофамин мозга, передатчик нервных импульсов, связанных со способностью чувствовать удовольствие, думать и планировать, что дает сбой у пациентов с этим расстройством. Однако предыдущие генетические исследования также показали, что другой передатчик химических сигналов в мозге, глутамат, так называемое «возбуждающее» химическое вещество, связанное с обучением и памятью, также играет роль. Другой так называемый нейротрансмиттер в этом процессе, N-ацетил-аспартил-глутамат (NAAG), специфически связывается с белковым рецептором, обнаруженным в клетках мозга, который связан с шизофренией, но как он влияет на это заболевание, неизвестно.
Исследование клинического фармаколога Кристин Бигос, к.D., доцент медицины Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса стремился более глубоко изучить роль NAAG в когнитивных нарушениях с целью в конечном итоге разработать методы лечения этих проблем с обучением, памятью или концентрацией.
Используя ткани, собранные из хранилища головного мозга умерших доноров, принадлежащих Институту развития мозга Либера, Бигос и ее команда измерили и сравнили уровни определенных генетических продуктов в мозге 175 человек, страдающих шизофренией, и в мозге 237 типичных контрольных.
Бигос и ее коллеги специально изучили ген, который вырабатывает фермент, известный как глутаматкарбоксипептидаза II (GCPII), который расщепляет NAAG на его составные части – NAA и глутамат. В мозгу людей с шизофренией и в типичной контрольной группе они обнаружили, что у носителей этого генетического варианта (имеющего одну или две копии вариации гена) были более высокие уровни генетического продукта, который делает фермент GCPII.
В гене фермента единственная разница в версиях заключалась в одной букве генетического кода, либо G, либо A (для нуклеотидных оснований гуанина и аденина). Если бы у людей была версия гена с одной копией G, тогда ткань в передней части их мозга – место познания – имела 10.Уровни фермента на 8% выше, чем у тех, у кого была версия гена с A, а если у людей было две копии, у них уровень фермента был на 21% выше.
Чтобы увидеть, контролирует ли эта генетическая вариация в GCPII уровни NAAG в мозгу живых людей, исследователи измерили уровни NAAG в мозге с помощью магнитно-резонансной спектроскопии, которая использует комбинацию сильного магнитного поля и радиоволн для измерения количества химическое вещество в ткани или органе.
В этом эксперименте они сосредоточились на 65 людях без психоза и 57 пациентах, у которых недавно был диагностирован психоз, что означает, что многим из них, вероятно, в конечном итоге будет поставлен диагноз шизофрения в Центре шизофрении Джонса Хопкинса. Средний возраст участников – 24 года, 59% – мужчины. Около 64% участников были идентифицированы как афроамериканцы, а остальные 36% были белыми.
Исследователи обнаружили на 20% более низкие уровни NAAG в левом полуавале центра – области мозга, находящейся глубоко внутри верхней левой части головы – у белых участников как с психозом, так и без него, у которых было две копии G-версии фермент по сравнению с другими белыми людьми, у которых была версия A.
Чтобы увидеть, играет ли роль гена G или A в познании, исследователи проверили IQ и зрительную память у здоровых участников и людей с психозом, как белых, так и афроамериканцев. Они обнаружили, что люди с наибольшим количеством NAAG в мозгу (в верхних 25%) набрали на 10% больше результатов в тесте на зрительную память, чем те, кто находится в нижних 25%. Они также обнаружили, что люди с двумя копиями G-версии последовательности GCPII в среднем набрали на 10 баллов ниже в своем тесте IQ, чем люди с A-версией гена, что, по мнению исследователей, является значимой разницей в IQ.
Наконец, они показали, что здоровые носители G-версии последовательности GCPII имели менее эффективную мозговую активность во время задачи с рабочей памятью, по данным функциональной МРТ, по крайней мере на 20% по сравнению с людьми с A-версией гена.
"Наши результаты показывают, что более высокие уровни NAAG связаны с лучшей зрительной и рабочей памятью, и это может в конечном итоге привести нас к разработке методов лечения, которые специально повышают эти уровни у людей с психическими заболеваниями и другими расстройствами, связанными с плохой памятью, чтобы увидеть, может ли это улучшить познание," говорит Бигос.